JP7277220B2 - 電源回路及び電源装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電源回路及び電源装置に関する。
特許文献１に示されるように、電源と、電力の給電対象との間で、当該給電対象に対して給電する給電状態と、当該給電を遮断する遮断状態とを切り替える電源回路が知られている。特許文献１の電源回路は、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect-transistor）及び当該ＭＯＳＦＥＴのゲート端子に電圧を印加するための電圧印加回路を備えている。この電源回路では、給電状態とするべくＮチャネルＭＯＳＦＥＴをオン状態に切り替える場合、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴの特性から、電源と接続されているソース端子側が低電位側となるようにゲート端子に電圧を印加する必要がある。つまり、ゲート端子に印加する電圧としては、電源と接続されているソース端子側よりも高電位の電圧を印加しなければならない。このため、上記電圧印加回路は、ＮチャネルＭＯＳ－ＦＥＴをオン状態に切り替える場合、チャージポンプの駆動を通じて電源よりも高く昇圧して得られた電圧をゲート端子に印加するようにしている。
特開２０１５－２３４５１号公報
ここで、例えば、車載電源の電力を車両装置に給電する場合、車両装置において記憶している各種の情報を給電状態にて保持しておく必要がある。この場合、上記特許文献１のように給電状態及び遮断状態を切り替えるためにＮチャネルのＭＯＳＦＥＴを採用すると、給電状態を維持するべくチャージポンプを駆動する状態を維持しなければならない。そして、このようなチャージポンプを駆動する状態を維持する期間が長くなると、消費電力の増大が懸念される。
本発明の目的は、消費電力の増大を抑えられる電源回路及び電源装置を提供することにある。
上記目的を達成する電源回路は、車載電源と、電力の給電対象である車両装置との間で、当該車両装置に対して給電する給電状態と、当該給電を遮断する遮断状態とを切り替えるＰチャネルＭＯＳＦＥＴを備え、前記ＰチャネルＭＯＳＦＥＴのソース端子側は前記車載電源と接続されているとともに、前記ＰチャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子側は前記車両装置と接続されており、前記ＰチャネルＭＯＳＦＥＴの状態を前記給電状態に切り替えるべくゲート端子に前記車載電源よりも低電位の電圧を印加する一方、前記ＰチャネルＭＯＳＦＥＴの状態を前記遮断状態に切り替えるべく前記ゲート端子に前記車載電源と同電位の電圧を印加する電圧印加回路をさらに備えるようにしている。
上記構成のように、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴにより給電状態及び遮断状態を切り替える場合、ゲート端子に印加する電圧として車載電源よりも低電位の電圧を印加することができればよいので、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いる場合に必要とされたチャージポンプ等の昇圧回路が不要になる。これにより、給電状態を維持するべくＰチャネルＭＯＳＦＥＴのゲート端子に電圧を印加する状態を維持したとしても、チャージポンプ等の昇圧回路が必要ない分、消費電力を低減することができる。この場合、給電状態に切り替えた状態を維持する期間が長くなったとしても、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いる場合と比べて消費電力の増大を抑えることができる。
上記の電源回路において、前記電圧印加回路は、前記ＰチャネルＭＯＳＦＥＴの状態を前記給電状態に切り替えるべく前記ゲート端子及び前記車載電源の基準電位点を接続する状態と、前記ＰチャネルＭＯＳＦＥＴの状態を前記遮断状態に切り替えるべく前記ゲート端子及び前記車載電源を接続する状態とを切り替える切替回路を有することが好ましい。
上記構成によれば、給電状態及び遮断状態を切り替える場合には、既存の回路上の接点との接続を切り替える回路を有しているだけでよく、それぞれの状態に切り替えるための専用の電圧を生成する回路等が不要になり、電圧印加回路の複雑化を抑えることができる。
また、上記の電源回路は、前記ＰチャネルＭＯＳＦＥＴと、前記車両装置との間で、当該車両装置に対して給電する給電状態と、当該給電を遮断する遮断状態とを切り替える前記ＰチャネルＭＯＳＦＥＴとは別のＰチャネルＭＯＳＦＥＴをさらに備え、前記別のＰチャネルＭＯＳＦＥＴのソース端子側は前記車両装置と接続されているとともに、前記別のＰチャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子側は前記ＰチャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接続されており、前記別のＰチャネルＭＯＳＦＥＴの状態を前記給電状態に切り替えるべくゲート端子と前記車載電源の基準電位点とを接続する状態と、前記別のＰチャネルＭＯＳＦＥＴの状態を前記遮断状態に切り替えるべく前記ゲート端子と前記車両装置とを接続する状態とを切り替える切替回路を有する前記電圧印加回路とは別の電圧印加回路をさらに備えることが好ましい。
上記構成によれば、給電状態及び遮断状態において、別のＰチャネルＭＯＳＦＥＴにより給電対象側から車載電源側への電流の逆流を抑制することができる。給電状態において、別のＰチャネルＭＯＳＦＥＴは、上記電流の逆流を抑制するべくゲート端子に電圧を印加することになるが、上述したのと同様、ゲート端子に印加する電圧として車載電源よりも低電位の電圧を印加することができればよい。つまり、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いる場合に必要とされたチャージポンプ等の昇圧回路が不要になる。これにより、給電状態での上記電流の逆流を抑制するべく別のＰチャネルＭＯＳＦＥＴのゲート端子に電圧を印加する状態を維持したとしても、チャージポンプ等の昇圧回路が必要ない分、消費電力を低減することができる。また、上述したのと同様、別のＰチャネルＭＯＳＦＥＴについて、給電状態及び遮断状態を切り替える場合には、既存の回路上の接点との接続を切り替えるだけでよく、それぞれの状態に切り替えるための専用の電圧を生成する回路等が不要になり、別の電圧印加回路の複雑化を抑えることができる。
上記目的を達成する電源装置は、上記電源回路と、前記給電状態及び前記遮断状態の切り替えを制御する制御部とを備え、前記車両装置は、車両の操舵機構に動力を付与するステアリング装置であり、前記制御部は、車両の始動スイッチの状態に関係なく、前記給電状態を維持できるように前記電源回路を制御するようにしている。
上記構成によれば、給電状態に切り替えた状態を維持する期間が長くなったとしても、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いる場合と比べて消費電力の増大を抑えることができる。これにより、車両の始動スイッチの状態に関係なく給電状態を維持したとしても、消費電力の増大を抑えた電源装置を実現することができる。
本発明によれば、消費電力の増大を抑えることができる。
電源装置を搭載したステアリング装置の概略構成を示す図。 電源装置についてその電気的構成を示す図。 ＰチャネルＭＯＳＦＥＴの概略構成を示す図。 同電源装置の電源回路についてその第１電圧印加回路の回路構成を示す回路図。 同電源装置の電源回路についてその第２電圧印加回路の回路構成を示す回路図。
電源回路及び電源装置を車両装置としてのステアリング装置に適用した一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態のステアリング装置１は、運転者のステアリングホイール１０の操作に基づいて転舵輪１６を転舵させる操舵機構２及び運転者のステアリング操作を補助するモータ２０を有するアシスト機構３を備えている。ステアリング装置１は、操舵機構２にモータ２０のモータトルクを操舵補助力として付与することにより、運転者のステアリング操作を補助する、所謂、電動パワーステアリング装置である。
操舵機構２は、一端にステアリングホイール１０が固定されて他端にピニオンギア１１が形成されているステアリング軸１２と、ピニオンギア１１と噛み合うラックギア１３が形成されているラック軸１４とを備えている。これらピニオンギア１１及びラックギア１３によりラックアンドピニオン機構が構成されている。ステアリング軸１２の回転運動は、ラックアンドピニオン機構を介してラック軸１４の軸方向の往復直線運動に変換される。ステアリング装置１は、ラック軸１４の軸方向が車幅方向となるように車両に組み付けられている。ラック軸１４の往復直線運動は、ラック軸１４の両端にそれぞれ連結されたタイロッド１５を介して左右の転舵輪１６にそれぞれ伝達されることにより、転舵輪１６の転舵角が変化し、車両の進行方向が変更される。
ステアリング軸１２には、ステアリングホイール１０の操作によりステアリング軸１２に加えられた操舵トルクＴＲを計測するためのトルクセンサ１７が装着されている。本実施形態のトルクセンサ１７は、ステアリング軸１２の一部を構成するトーションバーの捩り量を検出して、その捩り量に基づいて操舵トルクＴＲを計測している。
アシスト機構３は、操舵補助用のモータ２０と、減速機２１とを備えている。モータ２０は、減速機２１を介してステアリング軸１２に連結されている。減速機２１は、モータ２０の回転を減速し、当該減速した回転力をステアリング軸１２に伝達する。本実施形態のモータ２０としては、３相ブラシレスモータが採用されている。また、本実施形態の減速機２１としては、ウォームギア機構が採用されている。
ステアリング装置１は、操舵制御装置３０及び電源装置４０を備えている。操舵制御装置３０には、モータ２０の各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）にそれぞれ２つのスイッチング素子を備えた公知の回路であるインバータが構成されている。ステアリング装置１が車両に組み付けられた際、電源装置４０は車載された車載電源５０と接続され、操舵制御装置３０は電源装置４０を介して車載電源５０と接続される。電源装置４０は、車載電源５０と電力の給電対象であるステアリング装置１の構成要素の一つである操舵制御装置３０との間に設けられている。操舵制御装置３０は、車載電源５０の給電を通じてモータ２０の動作を制御することで、運転者のステアリング操作を補助する。操舵制御装置３０は、モータ２０の動作を制御するための制御量等の演算をする各種演算処理を実行する操舵制御部３１と、当該各種演算処理のためのプログラムやデータを格納するメモリ３２とを備えている。操舵制御部３１には、上述のトルクセンサ１７及び車速センサ１８が接続されている。車速センサ１８は、車両の走行速度ＶＳを検出する。操舵制御部３１は、操舵補助力の制御に際して、操舵トルクＴＲ及び走行速度ＶＳに基づいて操舵補助力の目標値である目標操舵補助力分の操舵補助力を決定する。操舵制御部３１は、目標操舵補助力分の操舵補助力を発生するべく、インバータの制御を通じてモータ２０の動作を制御する。
次に、電源装置４０についてその電気的構成について説明する。
図２に示すように、電源装置４０は、電源回路４１と、電源制御部４２とを備えている。
電源回路４１は、車載電源５０と、操舵制御装置３０との間で、当該操舵制御装置３０に対して給電する給電状態と、当該給電を遮断する遮断状態とを切り替える機能を有する。電源回路４１には、車載電源５０の電源電圧が入力電圧Ｖｉｎとして入力され、当該入力された入力電圧Ｖｉｎを操舵制御装置３０に対して供給するべく出力電圧Ｖｏｕｔとして出力する。本実施形態において、車載電源５０の電源電圧、すなわち入力電圧Ｖｉｎは、例えば、１２Ｖ（ボルト）である。また、操舵制御装置３０に給電される電力に基づく電圧、すなわち出力電圧Ｖｏｕｔは、入力電圧Ｖｉｎとほぼ同一であり、例えば、１２Ｖである。
電源制御部４２は、電源回路４１の給電状態及び遮断状態の切り替えを制御する機能を有する。電源制御部４２には、車載電源５０の電源電圧が入力電圧Ｖｉｎとして入力され、当該入力された入力電圧Ｖｉｎに基づき電源回路４１の給電状態及び遮断状態の切り替えを制御する。本実施形態において、電源制御部４２は制御部の一例である。
電源制御部４２は、電源回路４１の給電状態及び遮断状態を切り替えるべく制御電圧ＶＣを出力する。具体的には、電源制御部４２は、電動パワーステアリング装置の機能に異常がなく操舵機構２に操舵補助力を付与する正常動作可能な場合に、当該操舵補助力の付与に関わる制御を操舵制御装置３０に実行させるべく給電状態に切り替えるように給電切替用の制御電圧ＶＣを出力する。また、電源制御部４２は、電動パワーステアリング装置の機能に異常があり操舵機構２に操舵補助力を付与することができない正常動作不能な場合に、当該操舵補助力の付与に関わる制御を操舵制御装置３０に停止させるべく遮断状態に切り替えるように遮断切替用の制御電圧ＶＣを出力する。本実施形態において、給電切替用の制御電圧ＶＣは、遮断切替用の制御電圧ＶＣと比べて低電位なローレベル信号である。つまり、遮断切替用の制御電圧ＶＣは、給電切替用の制御電圧ＶＣと比べて高電位なハイレベル信号である。なお、電源制御部４２は、電動パワーステアリング装置の機能に異常があることを示す異常信号が操舵制御装置３０から入力される等して電動パワーステアリング装置の機能に異常があるか否かを判断する。
本実施形態において、電源制御部４２は、電動パワーステアリング装置の機能に異常がなく操舵機構２に操舵補助力を付与する正常動作可能な場合に、車両の始動スイッチの状態であるイグニッションのオン状態及びオフ状態に関係なく給電切替用の制御電圧ＶＣを出力する。つまり、操舵制御装置３０、すなわちメモリ３２には、イグニッションのオン状態の場合だけでなくオフ状態の場合にも車載電源５０から給電される状態が維持される。これにより、メモリ３２では、操舵制御部３１が各種演算処理のために記憶している各種の情報をイグニッションのオン状態の場合だけでなくオフ状態の場合にも保持しておくことができるように構成されている。
ここで、電源回路４１の構成について詳しく説明する。
図２に示すように、電源回路４１は、ＰＭＯＳ１と、当該ＰＭＯＳ１とは別のＰＭＯＳ２と、第１電圧印加回路７１と、当該第１電圧印加回路７１とは別の第２電圧印加回路８１とを備えている。第１電圧印加回路７１はＰＭＯＳ１のスイッチ状態を切り替える機能を有し、第２電圧印加回路８１はＰＭＯＳ２のスイッチ状態を切り替える機能を有している。本実施形態のＰＭＯＳ１及びＰＭＯＳ２は、Ｐ型半導体層が対応付けられたソース端子７２，８２と、Ｐ型半導体層が対応付けられたドレイン端子７３，８３と、Ｎ型半導体層が対応付けられたゲート端子７４，８４とをそれぞれ有するＰチャネルＭＯＳＦＥＴである。
図３に示すように、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴの特性は、ソース端子Ｓ側の電位よりもゲート端子Ｇの電位が低電位となるなかで、これら端子間の電位差が、例えば、２Ｖ等の予め設定された閾値以上の場合に、ソース端子Ｓ及びドレイン端子Ｄ間で電流を導通状態にするオン状態になる。これは、ソース端子Ｓ及びゲート端子Ｇ間の電位差が上記閾値を超えることで、Ｎ型半導体層Ｎｇ（図中、「Ｎ」と示す）における絶縁層Ｚ側の表面付近にホールが集まって反転層としてのＰ型半導体層Ｐｇ（図中、「Ｐ」と示す）が形成されるからである。この場合、Ｐ型半導体層Ｐｇを通じてソース端子Ｓに対応付けられたＰ型半導体層Ｐｓ（図中、「Ｐ」と示す）と、ドレイン端子Ｄに対応付けられたＰ型半導体層Ｐｄ（図中、「Ｐ」と示す）とが電気的に繋がって、ソース端子Ｓ及びドレイン端子Ｄ間を電流が導通状態になる。
一方、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴの特性は、ソース端子Ｓ側の電位と、ゲート端子Ｇの電位とが近付くなかで、これら端子間の電位差が、上記閾値未満になる場合に、ソース端子Ｓ及びドレイン端子Ｄ間で電流を不通状態にするオフ状態になる。これは、ソース端子Ｓ及びゲート端子Ｇ間の電位差が上記閾値未満になることで、当該ゲート端子Ｇに対応付けられたＮ型半導体層Ｎｇがソース端子Ｓに対応付けられたＰ型半導体層Ｐｓと、ドレイン端子Ｄに対応付けられたＰ型半導体層Ｐｄとを電気的に遮断し、ソース端子Ｓ及びドレイン端子Ｄ間を電流が不通状態になるからである。
図２の説明に戻り、ＰＭＯＳ１は、ソース端子７２が車載電源５０の高電位側と接続されているとともに、ドレイン端子７３がＰＭＯＳ２を介して操舵制御装置３０と接続されている。また、ＰＭＯＳ１は、ゲート端子７４が第１電圧印加回路７１と接続されている。なお、ＰＭＯＳ１と、車載電源５０の高電位側とを接続する接続線Ｌ１の接点Ｃ１は、第１電圧印加回路７１と接続されている。
また、ＰＭＯＳ２は、ドレイン端子８３がＰＭＯＳ１のドレイン端子７３と接続されているとともに、ソース端子８２が操舵制御装置３０と接続されている。また、ＰＭＯＳ２は、ゲート端子８４が第２電圧印加回路８１と接続されている。なお、ＰＭＯＳ２と、操舵制御装置３０とを接続する接続線Ｌ２の接点Ｃ２は、第２電圧印加回路８１と接続されている。
本実施形態において、ＰＭＯＳ１及びＰＭＯＳ２は、車載電源５０から操舵制御装置３０に給電を可能にするなかで、互いのドレイン端子７３，８３同士を接続するように直列接続されている。この場合、ＰＭＯＳ１に形成される寄生ダイオードＤ１と、ＰＭＯＳ２に形成される寄生ダイオードＤ２とは、ソース端子７２，８２からドレイン端子７３，８３への電流の流れを遮るように互いに逆向きになる。
次に、第１電圧印加回路７１及び第２電圧印加回路８１の構成についてさらに詳しく説明する。
図４に示すように、第１電圧印加回路７１は、ＮＰＮバイポーラトランジスタからなるトランジスタＴＲ１と、ＰＮＰバイポーラトランジスタからなるトランジスタＴＲ２との組み合わせからなる切替回路を有している。
トランジスタＴＲ１は、ベース端子ＴＲ１ｂが電源制御部４２と接続されており、当該電源制御部４２が出力する制御電圧ＶＣが分圧抵抗を通じて分圧され、その分圧された電圧に基づく電流がベース端子ＴＲ１ｂに流入するように接続されている。また、トランジスタＴＲ１は、エミッタ端子ＴＲ１ｅが基準電位点ＧＮＤと接続されているとともに、コレクタ端子ＴＲ１ｃがトランジスタＴＲ２のベース端子ＴＲ２ｂ及び接点Ｃ１と接続されている。つまり、トランジスタＴＲ１は、コレクタ端子ＴＲ１ｃ及び接点Ｃ１を介して車載電源５０と接続されている。
トランジスタＴＲ１は、ベース端子ＴＲ１ｂ及びエミッタ端子ＴＲ１ｅ間の電位差が、例えば、０．５Ｖ等の予め設定された閾値以上の場合に、コレクタ端子ＴＲ１ｃ及びエミッタ端子ＴＲ１ｅ間で電流を導通状態にするオン状態になる。この場合、コレクタ端子ＴＲ１ｃ及びエミッタ端子ＴＲ１ｅ間には、車載電源５０から給電に基づいた電流、すなわち電源回路４１の入力電圧Ｖｉｎに基づいた電流が流れることになる。
一方、トランジスタＴＲ１は、ベース端子ＴＲ１ｂ及びエミッタ端子ＴＲ１ｅ間の電位差が、トランジスタＴＲ１に設定された上記閾値未満の場合に、コレクタ端子ＴＲ１ｃ及びエミッタ端子ＴＲ１ｅ間で電流を不通状態にするオフ状態になる。この場合、コレクタ端子ＴＲ１ｃ及びエミッタ端子ＴＲ１ｅ間には、車載電源５０から給電に基づいた電流、すなわち電源回路４１の入力電圧Ｖｉｎに基づいた電流が流れないことになる。
本実施形態において、電源制御部４２が出力するハイレベル信号である上記遮断替用電圧はトランジスタＴＲ１に設定された上記閾値以上の値に設定されている一方、電源制御部４２が出力するローレベル信号である上記給電切替用電圧はトランジスタＴＲ１に設定された上記閾値未満の値に設定されている。
また、トランジスタＴＲ２は、ベース端子ＴＲ２ｂが車載電源５０と接続されており、トランジスタＴＲ１がオン状態の場合に、入力電圧Ｖｉｎが分圧抵抗によって分圧された電圧に基づく電流がベース端子ＴＲ２ｂに流入するように接続されている。トランジスタＴＲ２は、トランジスタＴＲ１がオフ状態の場合に、入力電圧Ｖｉｎに基づく電流がベース端子ＴＲ２ｂに流入するように接続されている。また、トランジスタＴＲ２は、エミッタ端子ＴＲ２ｅが接点Ｃ１と接続されているとともに、コレクタ端子ＴＲ２ｃが分圧抵抗を介して基準電位点ＧＮＤ及びＰＭＯＳ１のゲート端子７４と接続されている。つまり、トランジスタＴＲ２は、エミッタ端子ＴＲ２ｅ及び接点Ｃ１を介して車載電源５０と接続されているとともに、コレクタ端子ＴＲ２ｃ及びゲート端子７４を介してＰＭＯＳ１と接続されている。
トランジスタＴＲ２は、トランジスタＴＲ１がオン状態の場合に、ベース端子ＴＲ２ｂ及びコレクタ端子ＴＲ２ｃ間の電位差が、例えば、０．５Ｖ等の予め設定された閾値以上となるように構成されており、コレクタ端子ＴＲ２ｃ及びエミッタ端子ＴＲ２ｅ間で電流を導通状態にするオン状態になる。この場合、コレクタ端子ＴＲ２ｃ及びエミッタ端子ＴＲ２ｅ間には、車載電源５０から給電に基づいた電流、すなわち電源回路４１の入力電圧Ｖｉｎに基づいた電流が流れることになる。これにより、車載電源５０の高電位側と、ＰＭＯＳ１のゲート端子７４とが第１電圧印加回路７１を介して接続される。
一方、トランジスタＴＲ２は、トランジスタＴＲ１がオフ状態の場合に、ベース端子ＴＲ２ｂ及びコレクタ端子ＴＲ２ｃ間の電位差が、トランジスタＴＲ２に設定された閾値以上とならないように構成されており、コレクタ端子ＴＲ２ｃ及びエミッタ端子ＴＲ２ｅ間で電流を不通状態にするオフ状態になる。この場合、コレクタ端子ＴＲ２ｃ及びエミッタ端子ＴＲ２ｅ間には、車載電源５０から給電に基づいた電流、すなわち電源回路４１の入力電圧Ｖｉｎに基づいた電流が流れないことになる。これにより、基準電位点ＧＮＤと、ＰＭＯＳ１のゲート端子７４とが第１電圧印加回路７１を介して接続される。
図５に示すように、第２電圧印加回路８１は、ＮＰＮバイポーラトランジスタからなるトランジスタＴＲ３と、ＰＮＰバイポーラトランジスタからなるトランジスタＴＲ４との組み合わせからなる切替回路を有している。
トランジスタＴＲ３は、第１電圧印加回路７１のトランジスタＴＲ１と同一構成である一方、コレクタ端子ＴＲ３ｃが接点Ｃ２と接続されている点がトランジスタＴＲ１と異なる構成である。つまり、トランジスタＴＲ３は、コレクタ端子ＴＲ３ｃ及び接点Ｃ２を介して操舵制御装置３０と接続されている。トランジスタＴＲ３がコレクタ端子ＴＲ３ｃ及びエミッタ端子ＴＲ３ｅ間で電流を導通状態にするオン状態になる場合、コレクタ端子ＴＲ３ｃ及びエミッタ端子ＴＲ３ｅ間には、操舵制御装置３０に対する車載電源５０からの給電に基づいた電流、すなわち電源回路４１の出力電圧Ｖｏｕｔに基づいた電流が流れることになる。トランジスタＴＲ３がコレクタ端子ＴＲ３ｃ及びエミッタ端子ＴＲ３ｅ間で電流を不通状態にするオフ状態になる場合、コレクタ端子ＴＲ３ｃ及びエミッタ端子ＴＲ３ｅ間には、電源回路４１の出力電圧Ｖｏｕｔに基づいた電流が流れないことになる。
また、トランジスタＴＲ４は、第１電圧印加回路７１のトランジスタＴＲ２と同一構成である一方、エミッタ端子ＴＲ４ｅが接点Ｃ２と接続されている点がトランジスタＴＲ２と異なる構成である。つまり、トランジスタＴＲ４は、エミッタ端子ＴＲ４ｅ及び接点Ｃ２を介して操舵制御装置３０と接続されている。
トランジスタＴＲ４がコレクタ端子ＴＲ４ｃ及びエミッタ端子ＴＲ４ｅ間で電流を導通状態にするオン状態になる場合、コレクタ端子ＴＲ４ｃ及びエミッタ端子ＴＲ４ｅ間には、電源回路４１の出力電圧Ｖｏｕｔに基づいた電流が流れることになる。これにより、操舵制御装置３０の高電位側と、ＰＭＯＳ２のゲート端子８４とが第２電圧印加回路８１を介して接続される。
一方、トランジスタＴＲ４は、コレクタ端子ＴＲ４ｃ及びエミッタ端子ＴＲ４ｅ間で電流を不通状態にするオフ状態になる場合、コレクタ端子ＴＲ４ｃ及びエミッタ端子ＴＲ４ｅ間には、電源回路４１の出力電圧Ｖｏｕｔに基づいた電流が流れないことになる。これにより、基準電位点ＧＮＤと、ＰＭＯＳ２のゲート端子８４とが第２電圧印加回路８１を介して接続される。
次に、操舵制御装置３０への給電状態及び遮断状態が切り替えられる際の電源回路４１の動作について説明する。
図４に示すように、第１電圧印加回路７１では、電源制御部４２から制御電圧ＶＣがローレベル信号として入力された場合、トランジスタＴＲ１はオフ状態になる。トランジスタＴＲ１がオフ状態の場合、トランジスタＴＲ２は、オフ状態になる。これにより、図４中の１点鎖線の矢印のように、ゲート端子７４と基準電位点ＧＮＤとが接続された状態となり、ゲート端子７４の電位は基準電位点ＧＮＤの電位に切り替えられる。この場合、ソース端子７２の電位よりもゲート端子７４の電位が低電位となるなかで、これらの端子間の電位差が１２ＶというＰＭＯＳ１に設定された上記閾値以上となることから、ＰＭＯＳ１はオン状態になる。
また、図５に示すように、第２電圧印加回路８１では、電源制御部４２から制御電圧ＶＣがローレベル信号として入力された場合、トランジスタＴＲ３はオフ状態になる。トランジスタＴＲ３がオフ状態の場合、トランジスタＴＲ４は、オフ状態になる。これにより、図５中の１点鎖線の矢印のように、ゲート端子８４と基準電位点ＧＮＤとが接続された状態となり、ゲート端子８４の電位は基準電位点ＧＮＤの電位に切り替えられる。この場合、ソース端子８２の電位よりもゲート端子８４の電位が低電位となるなかで、これらの端子間の電位差が１２ＶというＰＭＯＳ２に設定された上記閾値以上となることから、ＰＭＯＳ２はオン状態になる。
このように、電源制御部４２は、第１電圧印加回路７１及び第２電圧印加回路８１に対してローレベル信号を出力することによって、ＰＭＯＳ１及びＰＭＯＳ２をオン状態に切り替えて、電源回路４１の状態を給電状態に切り替えている。
図４に示すように、第１電圧印加回路７１では、電源制御部４２から制御電圧ＶＣがハイレベル信号として入力された場合、トランジスタＴＲ１はオン状態になる。トランジスタＴＲ１がオン状態の場合、トランジスタＴＲ２は、オン状態になる。これにより、図４中の２点鎖線の矢印のように、接点Ｃ１とゲート端子７４とがトランジスタＴＲ２を介して接続された状態となり、ゲート端子７４の電位は接点Ｃ１の電位に切り替えられる。この場合、ソース端子７２の電位とゲート端子７４の電位が同電位となることで、これらの端子間の電位差が０ＶというＰＭＯＳ１に設定された上記閾値未満となることから、ＰＭＯＳ１はオフ状態となる。
また、図５に示すように、第２電圧印加回路８１では、電源制御部４２から制御電圧ＶＣがハイレベル信号として入力された場合、トランジスタＴＲ３はオン状態になる。トランジスタＴＲ３がオン状態の場合、トランジスタＴＲ４は、オン状態になる。これにより、図５中の２点鎖線の矢印のように、接点Ｃ２とゲート端子８４とがトランジスタＴＲ４を介して接続された状態となり、ゲート端子８４の電位は接点Ｃ２の電位に切り替えられる。この場合、ソース端子８２の電位とゲート端子８４の電位が同電位となることで、これらの端子間の電位差が０ＶというＰＭＯＳ２に設定された上記閾値未満となることから、ＰＭＯＳ２はオフ状態となる。
このように、電源制御部４２は、第１電圧印加回路７１及び第２電圧印加回路８１に対してハイレベル信号を出力することによって、ＰＭＯＳ１及びＰＭＯＳ２をオフ状態に切り替えて、電源回路４１の状態を遮断状態に切り替えている。
以下、本実施形態の効果を説明する。
（１）本実施形態の電源回路４１では、ＰＭＯＳ１及びＰＭＯＳ２により給電状態及び遮断状態を切り替える場合、それぞれのゲート端子７４，８４に印加する電圧として車載電源５０よりも低電位の電圧を印加することができればよいので、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴをそれぞれに用いる場合に必要とされたチャージポンプ等の昇圧回路が不要になる。これにより、給電状態を維持するべく、ＰＭＯＳ１及びＰＭＯＳ２のそれぞれのゲート端子７４，８４に電圧を印加する状態を維持したとしても、チャージポンプ等の昇圧回路が必要ない分、消費電力を低減することができる。この場合、給電状態に切り替えた状態を維持する期間が長くなったとしても、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴをそれぞれに用いる場合と比べて消費電力の増大を抑えることができる。
（２）本実施形態の電源回路４１では、給電状態及び遮断状態を切り替える場合には、既存の回路上の接点である接点Ｃ１，Ｃ２及び基準電位点ＧＮＤとの接続を切り替える回路を有しているだけでよく、それぞれの状態に切り替えるための専用の電圧を生成する回路等が不要になり、各電圧印加回路７１，８１の複雑化を抑えることができる。
（３）本実施形態の電源回路４１では、給電状態及び遮断状態において、ＰＭＯＳ１とは別のＰＭＯＳ２により給電対象側から車載電源５０側への電流の逆流を抑制することができる。給電状態において、ＰＭＯＳ２は、上記電流の逆流を抑制するべくゲート端子８４に電圧を印加することになるが上述したのと同様、ゲート端子８４に印加する電圧として車載電源５０よりも低電位の電圧を印加することができればよい。つまり、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴでは必要であったチャージポンプ等の昇圧回路が不要になる。これにより、給電状態での上記電流の逆流を抑制するべくＰＭＯＳ２のゲート端子８４に電圧を印加する状態を維持したとしても、チャージポンプ等の昇圧回路が必要ない分、消費電力を低減することができる。また、上述したのと同様、ＰＭＯＳ２について、給電状態及び遮断状態を切り替える場合には、既存の回路上の接点である接点Ｃ２及び基準電位点ＧＮＤとの接続を切り替える回路を有しているだけでよく、それぞれの状態に切り替えるための専用の電圧を生成する回路等が不要になり、第２電圧印加回路８１の複雑化を抑えることができる。
（４）本実施形態の電源装置４０では、給電状態に切り替えた状態を維持する期間が長くなったとしても、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いる場合と比べて消費電力の増大を抑えることができる。これにより、車両の始動スイッチの状態に関係なく給電状態を維持したとしても、消費電力の増大を抑えた電源装置４０を実現することができる。
上記実施形態は次のように変更してもよい。また、以下の他の実施形態は、技術的に矛盾しない範囲において、互いに組み合わせることができる。
・給電対象側から車載電源５０側への電流の逆流を抑制するためにＰＭＯＳ２が設けられたが、ＰＭＯＳ２は設けなくてもよい。この場合、ＰＭＯＳ２のオン状態及びオフ状態を切り替えるために設けられた第２電圧印加回路８１についても設けなくてもよい。
・ＰＭＯＳ１をオン状態に切り替える場合、ＰＭＯＳ１のゲート端子７４の電位を基準電位点ＧＮＤの電位と同電位としたが、ＰＭＯＳ１のゲート端子７４の電位とソース端子７２との電位差が閾値未満となるように、ＰＭＯＳ１のゲート端子７４に電圧を印加すればよい。これは、ＰＭＯＳ２についても同様である。
・ＰＭＯＳ１をオフ状態に切り替える場合、ＰＭＯＳ１のゲート端子７４の電位を車載電源５０の電位としたが、ＰＭＯＳ２のゲート端子８４及びソース端子８２の電位差が閾値以上となるように、ＰＭＯＳ２のゲート端子８４に電圧を印加すればよい。これは、ＰＭＯＳ２についても同様である。
・操舵制御装置３０のインバータへの給電について、始動スイッチがオフ状態になった以降、次回始動スイッチがオン状態になるまでの間には、給電が遮断されるように構成されていてもよい。
・上記実施形態では、電源装置４０を適用したステアリング装置１は、ステアリング軸１２に減速機２１を介してモータ２０が連結された電動パワーステアリング装置として構成したが、モータ２０が減速機２１を介してラック軸１４に連結された電動パワーステアリング装置として構成してもよい。また、電源装置４０を適用した電動パワーステアリング装置に限らず、電源装置４０は、例えばステアバイワイヤ式のステアリング装置に適用してもよい。
・電源装置４０の給電対象は、エアバッグ装置等、他の車両装置としてもよい。また、電源装置４０の給電対象とする車両装置は、例えば、無人搬送車等であってもよい。
１…ステアリング装置、２…操舵機構、１０…ステアリングホイール、２０…モータ、３０…操舵制御装置、３１…操舵制御部、３２…メモリ、４０…電源装置、４１…電源回路、４２…電源制御部、５０…車載電源、７１…第１電圧印加回路、８１…第２電圧印加回路、７２，８２…ソース端子、７３，８３…ドレイン端子、７４，８４…ゲート端子、ＴＲ１，ＴＲ２，ＴＲ３，ＴＲ４…トランジスタ、Ｄ１，Ｄ２…寄生ダイオード、Ｃ１，Ｃ２…接点、ＶＣ…制御電圧、Ｖｉｎ…入力電圧、Ｖｏｕｔ…出力電圧、ＶＳ…走行速度。

Claims (4)

  1. 車載電源と、電力の給電対象である車両装置との間で、当該車両装置に対して給電する給電状態と、当該給電を遮断する遮断状態とを切り替えるＰチャネルＭＯＳＦＥＴを備え、前記ＰチャネルＭＯＳＦＥＴのソース端子側は前記車載電源と接続されているとともに、前記ＰチャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子側は前記車両装置と接続されており、
    前記ＰチャネルＭＯＳＦＥＴの状態を前記給電状態に切り替えるべくゲート端子に前記車載電源よりも低電位の電圧を印加する一方、前記ＰチャネルＭＯＳＦＥＴの状態を前記遮断状態に切り替えるべく前記ゲート端子に前記車載電源と同電位の電圧を印加する電圧印加回路をさらに備える電源回路。
  2. 前記電圧印加回路は、前記ＰチャネルＭＯＳＦＥＴの状態を前記給電状態に切り替えるべく前記ゲート端子及び前記車載電源の基準電位点を接続する状態と、前記ＰチャネルＭＯＳＦＥＴの状態を前記遮断状態に切り替えるべく前記ゲート端子及び前記車載電源を接続する状態とを切り替える切替回路を有する請求項１に記載の電源回路。
  3. 前記ＰチャネルＭＯＳＦＥＴと、前記車両装置との間で、当該車両装置に対して給電する給電状態と、当該給電を遮断する遮断状態とを切り替える前記ＰチャネルＭＯＳＦＥＴとは別のＰチャネルＭＯＳＦＥＴをさらに備え、
    前記別のＰチャネルＭＯＳＦＥＴのソース端子側は前記車両装置と接続されているとともに、前記別のＰチャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子側は前記ＰチャネルＭＯＳＦＥＴのドレイン端子と接続されており、
    前記別のＰチャネルＭＯＳＦＥＴの状態を前記給電状態に切り替えるべくゲート端子と前記車載電源の基準電位点とを接続する状態と、前記別のＰチャネルＭＯＳＦＥＴの状態を前記遮断状態に切り替えるべく前記ゲート端子と前記車両装置とを接続する状態とを切り替える切替回路を有する前記電圧印加回路とは別の電圧印加回路をさらに備える請求項２に記載の電源回路。
  4. 請求項１～３のいずれか一項に記載の電源回路と、前記給電状態及び前記遮断状態の切り替えを制御する制御部とを備え、
    前記車両装置は、車両の操舵機構に動力を付与するステアリング装置であり、
    前記制御部は、車両の始動スイッチの状態に関係なく、前記給電状態を維持できるように前記電源回路を制御する電源装置。
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